本文關鍵詞：輕金屬板材旋轉摩擦壓鉚接及鉆壓鉚接技術的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于節(jié)能和環(huán)保的要求,輕量化已成為汽車工業(yè)發(fā)展的方向。為了減輕汽車重量,可在汽車生產(chǎn)過程中增加輕質合金(如：鎂合金和鋁合金)的用量。連接技術是擴大輕質合金使用的關鍵技術。傳統(tǒng)的連接技術主要有焊接、機械連接以及電磁鉚接等多種。但由于輕質合金的特點,現(xiàn)有的連接技術并不完全適用,為此,鄭州大學材料物理實驗室開發(fā)了兩種輕質合金板材的機械連接技術——旋轉摩擦壓鉚接和鉆壓鉚接。試驗研究表明,使用這兩種連接技術可以對多種輕質合金進行連接,而且連接接頭的性能優(yōu)良。為了對旋轉摩擦壓鉚接和鉆壓鉚接技術進行深入研究,分析試驗結果,本文利用ANSYS有限元分析軟件對兩種連接技術進行了數(shù)值分析與研究,研究的主要內容和結論如下： (1)通過對旋轉摩擦壓鉚接和鉆壓鉚接的實際模擬分析表明,利用ANSYS有限元分析軟件對兩種連接技術進行數(shù)值分析研究是可行的。 (2)對AZ31鎂合金板材的旋轉摩擦壓鉚接過程進行了模擬分析,給出了鉚接成型過程中的網(wǎng)格變化、擠壓過程中位移、應力和應變矢量分布以及鉚釘周圍的板材材料中應力和應變分布,分析了沖頭壓力對鉚接接頭互鎖量的影響,并與試驗結果進行了比較。結果表明,模擬的鉚接成型過程及接頭截面形貌與試驗結果基本一致；隨沖頭壓力的增加,模擬接頭的互鎖量增加,但當沖頭壓力過大時,鉚釘將出現(xiàn)明顯的鐓粗,這種現(xiàn)象以及模擬接頭互鎖量的定量分析結果與試驗結果相吻合；鉚釘周圍的材料中出現(xiàn)的是壓應力,并且下板材內壓應力明顯大于上板材。這種壓應力分布可以對旋轉摩擦壓鉚接接頭的疲勞試驗結果給出合理的解釋。模擬分析結果為旋轉摩擦壓鉚接技術的深入研究提供了理論參考。 (3)以6063變形鋁合金板材的鉆壓鉚接過程為對象,對鉆壓鉚接技術的成型過程進行了模擬分析,給出了鉆壓鉚接技術的模擬成型過程和接頭的模擬截面形貌,通過與試驗結果對比,發(fā)現(xiàn)二者是一致的；模擬結果還顯示,沖頭壓力對鉆壓鉚接接頭機械互鎖的形成有明顯影響,互鎖量隨沖頭壓力的變化趨勢與試驗結果基本相同,但數(shù)值偏��；模擬接頭的鉚釘周圍材料中也存在明顯的壓應力和應變分布,因而鉆壓鉚接接頭應該表現(xiàn)出良好的疲勞性能,而試驗結果證實了這種判斷。 (4)對A356鑄造鋁合金的鉆壓鉚接過程進行了模擬分析。雖然A356鑄造鋁合金板材表現(xiàn)出更高的脆性,但模擬結果表明,接頭的模擬成型過程、模擬截面形貌以及沖頭壓力對接頭機械互鎖形成的影響與6063變形鋁合金板材鉆壓鉚接過程的模擬結果類似,也與試驗結果基本一致。因而該技術也可用于脆性金屬板材的連接。
【關鍵詞】：旋轉摩擦壓鉚接 鉆壓鉚接 有限元模擬 ANSYS軟件
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH131.1;TG938
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 板材的主要機械連接方法12-15
• 1.2.1 傳統(tǒng)鉚接技術12-13
• 1.2.2 自沖鉚接技術13-14
• 1.2.3 電磁鉚接技術14-15
• 1.3 金屬板材機械鉚接技術有限元模擬簡介15-17
• 1.3.1 半空心自沖鉚接技術的有限元模擬15-16
• 1.3.2 無鉚釘自沖鉚接技術的有限元模擬16-17
• 1.3.3 電磁鉚接技術的有限元模擬17
• 1.4 有限元模擬方法概況17-20
• 1.4.1 有限元模擬簡介18
• 1.4.2 有限元分析的特點和基本步驟18-19
• 1.4.3 有限元模擬方法分類19-20
• 1.4.4 有限元模擬的應用領域和常用軟件20
• 1.5 本文研究內容和主要技術路線20-22
• 2 ANSYS有限元模擬軟件簡介22-28
• 2.1 ANSYS軟件概述22-26
• 2.1.1 ANSYS的發(fā)展歷史22-23
• 2.1.2 模塊設置23-24
• 2.1.3 軟件功能及模擬步驟24-25
• 2.1.4 軟件的應用25-26
• 2.2 ANSYS/LS-DYNA的簡介26-27
• 2.2.1 LS-DYNA的功能特點26-27
• 2.2.2 應用領域27
• 2.3 本章小結27-28
• 3 鎂合金旋轉摩擦壓鉚接的有限元分析28-43
• 3.1 旋轉摩擦壓鉚接原理簡介28-29
• 3.2 旋轉摩擦壓鉚接有限元模擬方法29-34
• 3.2.1 材料的介紹29-30
• 3.2.2 有限元模型的建立30-33
• 3.2.3 求解過程33-34
• 3.3 模擬結果與分析34-42
• 3.3.1 模擬結果34-39
• 3.3.2 旋轉摩擦壓鉚接試驗和有限元模擬結果對比分析39-42
• 3.4 本章小結42-43
• 4 鉆壓鉚接的有限元分析43-58
• 4.1 鉆壓鉚接原理簡介43-44
• 4.2 鉆壓鉚接有限元模擬方法44-48
• 4.2.1 鉚接材料性能44
• 4.2.2 有限元模型的建立44-47
• 4.2.3 求解過程47-48
• 4.3 模擬結果及分析48-57
• 4.3.1 鉆壓鉚接模擬結果48-51
• 4.3.2 試驗和模擬結果對比分析51-57
• 4.4 本章小結57-58
• 5 鑄造鋁合金板材鉆壓鉚接的有限元分析58-66
• 5.1 有限元模擬方法58-59
• 5.2 模擬結果及分析59-65
• 5.3 本章小結65-66
• 6 結論66-67
• 參考文獻67-71
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表論文及研究成果71-72
• 致謝72

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本文編號：377469